Naprawić zepsuty gen i ocalić życie

W ubiegłym roku przyznano Nagrodę Nobla z chemii za metodę redagowania genów CRISPR-Cas9. Jedna „literka” w zapisie DNA genomu człowieka, gdzie tych literek jest razem 6,4 mld (jeśli policzyć oba komplety chromosomów), może stanowić o różnicy miedzy zdrowiem i chorobą, życiem a śmiercią. Tak jest np. w przypadku zespołu Hurler. Dziś – na razie na modelu mysim – wyleczono tę ciężką chorobę dotykającą 1 na 100 tys. noworodków za pomocą terapii genowej. Prenatalnie i wewnątrzmacicznie, dzięki metodzie redagowania genów, nagrodzonej ostatnim Noblem z chemii. Gdy na początku października ubiegłego roku opisywałam na tych łamach przyczyny, dla których Komitet Noblowski zdecydował o przyznaniu nagrody z chemii dwóm uczonym (francuskiej mikrobiolog Emmanuelle Charpentier i amerykańskiej biochemik Jennifer A. Doudna), było jasne, że tu Nobel z medycyny i fizjologii się należał na równi. Obie panie bowiem obmyśliły sposób już nie jak czytać „księgę życia” danego organizmu, jaką jest genom, ale jak ją pisać na nowo – zmieniając dowolnie wybrane zdania na inne . Nobel z chemii przyznano w ubiegłym roku za metodę redagowania genów CRISPR-Cas9. Pozwala ona na zmianę sekwencji precyzyjnie wybranych genów w żywych komórkach, a nie w laboratoryjnej probówce. Od jakiegoś już czasu jest ona eksperymentalnie wykorzystywana w terapii ludzkich chorób genetycznych, jak anemia sierpowata. Jednak są to sytuacje, gdy „wystarczy” naprawić konkretny typ komórek w organizmie, czyli np. zniszczyć zmutowany szpik kostny, z którego uprzednio pobrano komórki macierzyste , po czym genetycznie je naprawić metodą CRIPR-Cas9 tak, aby powstające czerwone krwinki produkowały już prawidłową hemoglobinę, a następnie wyhodować z tych naprawionych komórek nowy szpik i przeszczepić go cierpiącej osobie. Pobierz aplikację mobilną i oglądaj TVP INFO na żywo Czymś jednak zupełnie innym są wrodzone choroby genetyczne, gdzie praktycznie każda komórka organizmu jest dotknięta patologią, w związku z czym objawy są wielonarządowe. Nie da się tu wyjąć tych dostępnych komórek i naprawić je. Jedyną szansą jest naprawa mutacji jak najwcześniej w rozwoju zarodkowym. U ssaków oznacza to działanie wewnątrzmaciczne. Dziś – o czym możemy przeczytać na łamach najnowszego numeru „Nature Communications” – zespołowi Williama H. Peranteau z Centrum Badań nad Płodem w Filadelfijskim Szpitalu Dziecięcym (USA) udało się takie działanie inżynierią genetyczną na wczesny zarodek mysi. Mysz owa jest modelem dziedzicznej genetycznej choroby ludzkiej zwanej mukopolisacharydozą typu I (MPS-IH, zespół Hurler lub gargoilizm od Gargantui – ogromnych rozmiarów króla, bohatera powieści Rabelaisego). Mutacja powodująca tę chorobę to zastąpienie JEDNEGO nukleotydu w długim łańcuchu DNA chromosomu czwartego. Zamiast guaniny (G) będzie tam adenina (A). I to wystarczy, by nastąpił niedobór lub całkowity brak enzymu alfa-L-iduronidazy. Choć być może nigdy o nim wcześniej nie słyszeliśmy, jego działanie gwarantuje, że cząsteczki złożonych, modyfikowanych i niezbędnych do życia naszemu organizmowi cukrów zwanych mukopolisacharydami ulegają trawieniu na podstawowe kawałki. #wieszwiecej Polub nas Jego brak powoduje akumulowanie w komórkach siarczanu heparanu iz siarczanu dermatanu, co uszkadza m.in. serce, wątrobę i mózg. To choroba z grupy „spichrzeniowych” – akumulujemy coś, co nam szkodzi. To zaburzenie wywołuje upośledzenie umysłowe i fizyczne (np. duża głowa, groteskowe, grube rysy twarzy). Dzieci z tą chorobą wrodzoną nie dożywają 10. roku życia. Podsumowując, w świecie zachodnim mutacja do dotyka około 1 na 100 tys. dzieci. Prowadzi często do wczesnej pourodzeniowej śmierci sercowo-płucnej. W wieku sześciu miesięcy u dzieci może wystąpić obrzęk wątroby i śledziony, przepuklina brzuszna, nieprawidłowości układu mięśniowo-szkieletowego, zwyrodnienia siatkówki i zaburzenia neurokognitywne oraz choroby serca. Nieleczeni pacjenci mogą umrzeć z powodu powikłań sercowo-oddechowych w wieku 5-10 lat. Nawet podczas leczenia doświadczają powikłań, ponieważ znane terapie mają ograniczoną skuteczność, zwłaszcza diagnoza przychodzi późno. Dziś uczonym z Filadelfii udało się eksperymentalnie naprawić ową pojedynczą mutację za pomocą specjalnie przygotowanego metodami inżynierii genetycznej adenowirusa, który stał się wektorem – nośnikiem systemu naprawy genu odpowiedzialnego z MPS-IH. I to nie gdziekolwiek i jakkolwiek, ale u mysiego zarodka jeszcze w macicy swojej mysiej mamy. W efekcie, jak zapewniają w swej publikacji specjaliści, nastąpiła „skuteczna długoterminowa korekcja mutacji w hepatocytach (komórkach wątroby) i kardiomiocytach (komórkach mięśnia sercowego) i niskopoziomowa jej edycja w mózgu”. Czyli wątroba i serce myszy było „jak zdrowe”, natomiast w kwestii neuronów interwencje należałoby chyba podjąć jeszcze wcześniej, ale jest możliwa. Oczywiście w tym eksperymentalnym leczeniu myszy nie chodzi ani o mysz, ani o sam gargoilizm. Takich ludzkich chorób genetycznych, dziedzicznych, które są wywołane przez pojedynczą mutację, jest setki. Wśród nich np. nerwiakowłókniakowatość (powodująca liczne niezłośliwe nowotwory pochodzące z układu nerwowego) czy choroba Taya-Sachsa, gdzie w komórkach nerwowych gromadzi się pewien gangliozyd, bo brakuje enzymu, który by go neutralizował. Dzieci dotknięte chorobą początkowo rozwijają się normalnie, później postępuje upośledzenie wzroku, słuchu i motoryki. Dochodzi również do pogłębiającego się niedorozwoju umysłowego. Do zgonu dochodzi zwykle w 3. lub 4. roku życia. Oznacza to, że filadelfijski eksperyment ma znaczenie jako dowód, że takie procedury są w ogóle wykonalne: tzw. „proof of concept”. Skoro są wykonalne dla MPS-IH, to da się je sobie wyobrazić – i przeprowadzić – w innych chorobach o podobnym podłożu. Oczywiście edycja genów zarodkowych za pomocą techniki CRISPR-Cas9 u ludzi jest dziś zakazana. Jedyny, który oficjalnie tego dokonał w Chinach, czyli dr He Jiankui – „ojciec” bliźniaczek w wyniku pojedynczej zmiany genetycznej odpornych na AIDS i potencjalnie inteligentniejszych – zniknął z naukowego świata. Nie wiadomo nawet, czy nadal żyje. Oficjalnie odbyła się wobec niego w macierzystym kraju procedura karno-sądowa. Nie jest tak, że technologia CRISPR-Cas9 nie niesie ryzyka terapeutycznego. Istnieje chociażby zjawisko off-target, czyli możliwość swoistego genetycznego rykoszetu. Podawana do komórek sekwencja DNA zamiast wbudować się tam, gdzie trzeba, wbuduje się – z niezmiernie małym prawdopodobieństwem, ale jednak – gdzie indziej.Co więcej, nie ma jak dotąd zgody uczonych biologów molekularnych ani większości etyków na takie działania. Zwłaszcza na modyfikacje bardzo wczesnego zarodka, np. zygoty, gdzie wprowadzona zmiana dziedziczyłaby się w kolejnych pokoleniach. Jednak problem przesuwania granicy możliwego i niemożliwego, a jednocześnie bezpiecznego „leczenia genami”, jest faktem. Jakie etyczne wyjaśnienie miałoby sprawić, że zaakceptujemy stan, iż ciężko chore dziecko nie dostanie możliwej i skutecznej terapii tylko dlatego, że jest genetyczna? Czy tylko dlatego, że jest wobec ludzkiego bardzo wczesnego płodu? Musimy ustalić, czy to jest człowiek, a zatem leczenie wszelkimi dostępnymi metodami i ratowanie życia należy mu się „jak psu miska”, albo wyłączyć ludzkie zarodki i płody z możliwości terapeutycznych w ogóle. Pobierz aplikację mobilną i oglądaj TVP INFO na żywo Jak objaśnił mi prof. dr hab. Piotr Rieske, kierownik Zakładu Biologii Nowotworów Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, „pojawiają się kolejne techniki edycji genomu, które wydają się pozbawione efektów ubocznych (np. zmian sekwencji DNA w innych miejscach, niż zaplanowane)”. Jedną z nich jest zastosowane przez zespół z Filadelfii, zwana ABE. Pozawala ona uniknąć dwuniciowych uszkodzeń DNA i nie wymaga wykorzystania skomplikowanych systemów naprawy uszkodzeń DNA. Autorzy zmienili błędną sekwencję DNA na prawidłową. Jak twierdzą, nie doprowadzili do zmian innych niż planowane. Twierdzą również, że komórki jajowe i plemniki które powstaną u zmienionych genetycznie myszy, mają genom nieedytowany. To jest dziś podstawowym, poza skutecznością, warunkiem myślenia o wprowadzeniu podobnej terapii u ludzi. Wobec faktu braku zmian niechcianych i wprowadzenia zmiany występującej w populacji zdrowej trudno nawet ocenić, czy ten brak wpływu na komórki rozrodcze jest pożądany. Potomstwo tych „naprawionych genetycznie” zwierząt może być nadal chore na MPS-IH”. Naukowcy pokazują, bo taką mają profesję, gdzie jest horyzont znanego i nieznanego. Dopóki nie ma na to społecznego, politycznego czy innego przyzwolenia, nie przekraczają raczej nakreślonych granic, gdyż w większości pracują w instytucjach współfinansowanych ze środków publicznych. Nauka nie ma wbudowanej tendencji do zatrzymywania się u progu odkrycia, bo „co to będzie, jak odkryjemy nóż, a nim można pokroić chleb i zabić człowieka”. Nie dlatego, że uczeni są z natury niemoralni czy bezmyślni, tylko dlatego, że tu „nic się nie wie, dopóki się nie przeprowadzi eksperymentu”. Jest oczywistym, że stoimy w kwestii terapii chorób dziedzicznych u progu nowych czasów. I nowych decyzji.